Sammenligning av faryngeal oksygenlevering av forskjellige oksygenmasker

Oksygenbehandling refererer til administrering av oksygen i høyere konsentrasjoner enn romluft. I følge den nyeste American Association for Respiratory Care Clinical Practice Guidelines inkluderer indikasjoner for supplerende oksygen hypoksemi, alvorlig traume, akutt hjerteinfarkt, korttidsbehandling og postoperativ utvinning. Selv om det er få kontraindikasjoner for oksygenbehandling, eksisterer det potensielle komplikasjoner, inkludert ventilasjonsdepresjon hos hyperkarbiske pasienter, absorpsjonsatelektase og oksygentoksisitet (spesielt hos noen pasienter som får spesifikke kjemoterapeutiske midler). Hos den spontant pustende hypoksemiske pasienten uten endotrakealtube er det viktig å kunne levere høye konsentrasjoner av oksygen for å enten unngå intubasjon eller bro til intubasjon. En rekke oksygentilførselsenheter er tilgjengelige som har forskjellige egenskaper som gjør dem nyttige for forskjellige situasjoner.

Systemer med variabel ytelse (lavstrøm): Apparater med lav strømning har variabel ytelse fordi de leverte strømningshastighetene er mindre enn pasientens maksimale inspiratoriske strømningshastighet (PIFR) og oksygenet fortynnes av romluft som er medført rundt enhetene. Høyere PIFR (f.eks. respirasjonsbesvær) resulterer i en reduksjon i FiO2 levert gjennom en enhet med variabel ytelse. Gjeninnånding av karbondioksid er også mulig med lavstrømsmasker ved lavere oksygenstrømningshastigheter. Systemer med variabel ytelse inkluderer nesekanylen, enkel maske, delvis pustemaske og ikke-repustende maske.

Nesekanyler brukes ofte til stabile pasienter fordi de er mer komfortable, mindre irriterende for huden og mindre angstfremkallende enn masker; de lar også pasienten spise, snakke og bruke incentivspirometri. Nesekanylen kan gi 24-40 % FiO2 med strømningshastigheter på opptil 6 l/min. Den enkle masken brukes ofte i umiddelbar postoperativ setting for ekstra oksygen. Flere små hull på hver side av masken så vel som den ufullkomne forseglingen gjør at romluft kan bli medført og utåndingsluft unnslippe fra masken. Enkle masker kan gi 35-50 % FiO2 ved strømningshastigheter 5-10 L/min.1 Langvarig bruk av masker kan føre til hudirritasjon og trykksår.Den delvise rebreatheren består av en enkel maske med reservoarpose, og gir 40-70 % FiO2 ved strømningshastigheter 6-10 l/min.1 Den delvise rebreatheren brukes ikke lenger på mange sykehus fordi rekkevidden av oksygentilførsel kan omfattes av den enkle masken og ikke-rebreatheren. Den ikke-repustende masken ligner på den delvise repusteren, men inkluderer enveisventiler som hindrer utåndet luft i å returnere til reservoarposen. Ikke-rebreatheren kan levere 60-80 % FiO2 ved 10-15 L/min.1

Systemer med fast ytelse (høyflyt): Ved å levere oksygen med en strømningshastighet som er større enn PIFR, gjør systemer med fast ytelse det mulig å gi en spesifisert FiO2 gjennom hele respirasjonssyklusen. De to vanligste enhetene er Venturi-masken og OxyMaskTM. Venturi-masker bruker Bernoulli-prinsippet for å levere oksygen ved høye strømninger gjennom en Venturi-ventil som har en smal innsnevring etterfulgt av et bredere område med ventiler som trekker inn romluft. På grunn av den relative brukervennligheten og konsekvente oksygentilførselen, er de nyttige for pasienter med KOLS eller andre med kronisk hypoksemi. Venturi-masken er i stand til å levere en FiO2 på 24-50%.1 Venturi-masker vil ikke bli testet i denne studien.

OxyMaskTM er en relativt ny enhet som bruker Venturi-diffusoren med en femkantet åpen maskedesign, som lar pasienten snakke og kan forårsake mindre klaustrofobi enn de mer lukkede maskene. OxyMaskTM er i stand til å levere 25-80 % FiO2 ved strømningshastigheter på 1,5-15 L/min. En lukket maske med perfekt forsegling kan teoretisk sett levere 100 % FiO2. For formålet med denne studien vil en Jackson Rees-krets bli brukt for å levere oksygen til en anestesimaske. Jackson Rees-kretsen (også kalt Mapleson F-kretsen) brukes rutinemessig under transport for å levere oksygen fra oksygentanken til intuberte pasienter. Denne kretsen består av slanger koblet til en manuell ventilasjonspose som kan klemmes for å levere trykksatt gasstrøm til pasienten. Posen er utstyrt med en justerbar trykkbegrensningsventil, som lar leverandøren kontrollere trykket som leveres ved å klemme på posen.

Måling av FiO2: Det er fastslått at FiO2 oppnådd med nesekanyle ikke er vesentlig forskjellig om personen puster gjennom munnen eller nesen. Denne egenskapen er ikke etablert for masker. Med en lukket maske ville oppnådd FiO2 også være den samme uavhengig av munn- eller nesepust. Med åpen maske må det antas at oksygenkonsentrasjonen er lik ved nese og munn for å sikre likeverdig munn- og nesepust. Også tidligere studier på oksygentilførselssystemer har brukt en rekke metoder for å måle FiO2. Fra en gjennomgang av litteraturen av oksygentilførselsanordningene diskutert ovenfor, har bare nesekanylen blitt studert ved måling av oksygen på svelgets nivå, mens de andre maskene har blitt studert ved måling av oksygen ved leppene.

Studiebegrunnelse: Studiene på OxyMaskTM bestemte FiO2 basert på gass som ble tatt på leppene. På grunn av muligheten for gassblanding og/eller nesepust med den åpne maskedesignen, er det imidlertid uklart om gassen som er tatt ved leppene, er den samme gassen som kommer til luftrøret, som er det mest klinisk relevante stedet. Gassen inspirert fra luftrøret er det som faktisk ses av alveolene og deltar i oksygenering av blodet. Gassblanding vil virke mer sannsynlig med en åpen maskedesign som OxyMask. En studie som sammenligner pharyngeal FiO2 mellom masker vil mer nøyaktig demonstrere den effektive FiO2 enn de tilgjengelige dataene. Dette vil igjen informere perioperative klinikere om den beste tilnærmingen for å maksimere oksygentilførselen til våre kritisk syke postoperative pasienter som trenger ekstra oksygen for å behandle eller forebygge systemisk hypoksi.

Studiedesign: Undersøkerne vil måle steady state FiO2 i svelget og ved leppene samtidig på hvert individ når de gjennomgår hver av følgende oksygentilførselsbetingelser sekvensielt: 1) romluft; 2) oksygen med høy flyt og enkel maske; 3) høystrøms oksygen og ikke-rebreather maske; 4) oksygen med høy flyt og OxyMask; og 5) høystrøms oksygen- og anestesimaske med hodestropp og Jackson Rees-krets.

Studiepopulasjon: Studien vil omfatte opptil 20 emner. En gjennomsnittlig forskjell på 10 % pharyngeal FiO2 mellom noen av maskene vil anses som klinisk viktig. Det forventede standardavviket for FiO2 innen faget er 3,5 %. Med et signifikanskriterium på 0,05 ville 10 forsøkspersoner gi mer enn 90 % kraft til å oppdage en gjennomsnittlig forskjell på 10 %.

Innstilling: Studien vil finne sted i et fullt utstyrt operasjonsrom med anestesiapparat som er godkjent for pasientbruk av Infection Control and Biomedical Engineering. Den ligger i South OR-området i Kohler Pavilion ved OHSU og er utstyrt med Datex Ohmeda anestesimaskin og Poet Gas Analyzer som vil bli brukt til studien. Studien vil bli utført etter timer for å unngå konflikt med kirurgisk pasientbehandling. Oksygensensorene vil bli kalibrert før hvert forsøksperson testes.

Rekruttering: Emner vil bli rekruttert fra OHSUs perioperative tjeneste. Annonsefoldere vil bli delt ut på hvert operasjonsrom.

Samtykke: Samtykkeprosessen vil bli utført av individer med passende menneskelig beskyttelse og HIPPA-utdanning, og utføres personlig på OHSU-campus eller på telefon. Forsøkspersoner kan trekke seg fra studien når som helst.

Prosedyrer: Forsøkspersonene vil hver delta på én studiedag og vil kreve én time per fag. Emner vil forbli NPO i minst 6 timer før studieperioden. Emnekarakteristikker vil bli registrert. Anestesiapparatet vil bli slått på og oksygensensoren på gassanalysatoren vil bli kalibrert. Baseline vitale tegn (HR, BP, SpO2) vil bli målt. FEV1 og FVC vil bli målt med anestesiapparatet og en standardkrets, med Y-stykket som munnstykke. Følgende protokoll for gassprøvetaking vil bli brukt: En gassprøvetakingsledning vil festes i den ene enden til gassanalysatoren og i den andre enden til et 8 fransk sugekateter, som skal smøres med 2 % lidokaingelé. Dette nesekateteret vil bli satt inn gjennom en nare, med tuppposisjonen rett bak drøvelen. Plasseringen vil bli bekreftet ved å visualisere tuppen av kateteret ved å bruke en pennelykt og la forsøkspersonen åpne munnen vidt og si "Ah." Om nødvendig vil en tungepressor brukes. Hvis kateteret ikke kan visualiseres, vil det settes inn til en standard dybde på 9-10 cm. Nesekateteret vil bli teipet til personens ansikt. En andre gassprøveslange vil bli teipet til motivets ansikt og plassert slik at prøvetaking skjer ved pasientens lepper. Etter at plassering av de to prøvekatetrene er bekreftet, vil forsøkspersonen puste romluft normalt i 90 sekunder og FiO2 vil bli målt over en periode på 30 sekunder. Pasienten vil ikke bli instruert om de skal bruke nesen eller munnen for å puste, siden pasienter på sykehuset vanligvis ikke har instruert hvilken vei de skal puste. Etterpå vil testing av de forskjellige oksygenmaskene bli utført med oksygen innstilt på høy flyt (15L/min) gjennom enkel maske, ikke-rebreather-maske, OxyMask og anestesimaske med hodestropp og Jackson Rees-krets. Siden den ekstra oksygenskiven på anestesiapparatet kun går opp til 10L/min, vil en 15L/min justerbar oksygenventil festes direkte til hovedoksygentilførselsledningen i operasjonssalen. Etter plassering av hver maske og start av høy oksygenstrøm, vil personen puste normalt i 90 sekunder, og deretter måles FiO2 i løpet av de neste 30 sekundene, på samme måte som romluftkontrollen. På slutten av hver prøveperiode vil hver forsøksperson bli bedt om å ta et enkelt pust med vital kapasitet (starter med maksimal utånding og etterfulgt av maksimal innånding). Mellom testing av hver maske vil det være en fem minutters periode med pusteromsluft som en utvaskingsperiode og for å bekrefte stabiliteten til hemodynamisk status (måling av BP og HR). Demografiske data som skal innhentes inkluderer høyde (cm), vekt (kg), alder, kjønn og selverklært etnisitet. Blodtrykk, hjertefrekvens og oksygenmetning vil bli registrert ved baseline og før og etter hver maskeprøve. Baseline FEV1/FVC-måling vil bli utført på alle pasienter før initiering av studien og registreres. FiO2-data vil bli lastet ned digitalt fra gassanalysatoren til et excel-regneark. Hvis dette ikke er mulig, vil oksygenprosenten registreres manuelt under hvert pust for å bestemme området for oksygenprosentene (minimum og maksimal) under begge faser av ventilasjonen, i løpet av den 30 sekunder lange måleperioden. Respirasjonsfrekvens under måletiden vil også bli registrert. På slutten av prøvetakingsperioden på 30 sekunder vil en endelig måling bli tatt under et tvungen vitalkapasitetspust.

Dataanalyse: Ventilasjonsfasen vil bli definert ved hjelp av kapnografisporingen, som vises samtidig med måling av inspirert oksygen. Maksimal og minimal oksygenkonsentrasjon vil bli beregnet som gjennomsnitt for inspirasjon, under 30 sekunders maskepusteforsøk, for hvert forsøksperson. Disse verdiene vil bli beregnet på tvers av gruppen for hver intervensjon for å definere statistikk for hele gruppen. Verdier registrert under normal tidalvolumventilasjon vil bli analysert separat fra verdier registrert under hver tvungen vitalkapasitetsventilasjon. Variansanalyse-testen og passende post-hoc-analyse vil bli brukt for å bestemme forskjellen mellom FiO2 administrert av hver maske som testes.